Les drones au service de la sécurité et de l environnement

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1 Les drones au service de la sécurité et de l environnement UAS for Security and Environmental-related Purposes Auteurs : Catherine Fargeon, Dr. Ing., Conseil général de l armement Ingénieur général François Lefaudeux (IGHC 2S) Les drones, des plus petits (moins de 1,5 kg) au plus lourds (poids d un avion de ligne), émergent aujourd hui comme un moyen exceptionnel apte à remplir un grand nombre de missions liées à la sécurité et à la protection de l environnement. Nettement plus économiques que les moyens traditionnels dans un grand nombre de cas, ils constituent aussi le seul moyen de satisfaire certains des besoins nés de la situation d insécurité actuelle. Résumé : La présente communication constitue la synthèse d une étude prospective sur les utilisations futures des drones au sein de l Union Européenne et de l évaluation des marchés correspondants. L estimation prospective est toujours difficile, les chiffres figurant dans cette étude ont été établis sur la base d interviews avec les utilisateurs potentiels de différentes administrations et organisations : police, douanes, sécurité civile, environnement, télécommunications, équipement. Les prix ont été évalués sur la base des prix actuels en utilisant les formules connues sur les relations entre coûts et quantités produites. Une conclusion importante est que dans le domaine de la sécurité, les drones seront majoritairement mis en œuvre par des sociétés spécialisées et non pas directement par l utilisateur final. Ceci distinguera fortement ces applications du modèle actuel d acquisition patrimoniale tel que classiquement utilisé par les Forces armées. A l horizon étudié, l hypothèse principale est que la réglementation permettra l emploi des drones dans l ensemble de l espace aérien, c est-à-dire que les drones pourront voler dans l espace aérien civil commercial. Les technologies pour le faire sans risques existent et seront prochainement commercialisées. L emploi à grande échelle des drones constituera alors un moteur du développement économique européen. L Europe ne peut se permettre de rester à la traîne du reste du monde dans ce domaine. Abstract: This paper presents the conclusion of a prospective study on the future use and markets of UAV systems (UAS) inside EU. Prospective is always difficult, figures in this report have been put forward following interviews with potential future users from various governmental institutions customs, police, civil security, environment, communication service. Prices have been computed from known prices of today s UAS - aircraft and equipments trends. One important finding is that, for security missions, UAS will in majority be operated by Services providers and not directly by the end user. This constitutes an important change from the current Patrimonial economic model as exemplified by Military Forces. At this horizon, the main hypothesis made is that regulations will have been adopted to permit UAS to fly in the non-segregated European sky, put more simply, to fly in the commercial controlled European airspace. Technology exists or is on the verge to be commercially available. The generalized use of UAS will constitute a boost for the European Economy and Europe cannot afford to lag behind more dynamic Countries or Regions on this subject. 1

2 Key words: UAS Unmanned Aerial Systems (nowadays, UAS is preferred to UAVs Unmanned Aerial Vehicles), Police, Customs, Homeland Security, Border Surveillance, Maritime Surveillance, Environment. INTRODUCTION Les percées technologiques actuelles concernent toutes les classes de drones, (allant d une masse maximale au décollage de quelques centaines de grammes à plusieurs tonnes) et tous les types de plates-formes aériennes (ailes fixes, voilures tournantes, voilures souples). Beaucoup de ces classes et catégories de drones ont des applications potentielles dans le domaine des tâches de police, des douanes, de sécurité et de protection civile ainsi que dans les domaines des services publics et parapublics. Target prices micro mini TUAS HP LE Low Acquisition Non mutualised service supply Average operation user's cost per flight hour ( ) initiative en établissant et en communicant leurs besoins potentiels. La vocation de cette étude est de fournir une recommandation consensuelle concernant les actions à proposer au niveau européen, ceci sans engager formellement aucun Etat particulier. La question fondamentale de l insertion des drones dans l espace aérien civil contrôlé est traitée par des groupes de travail européens spécifiques et elle n entre donc pas dans le champ de cette étude. Le projet de rapport final de cette étude a été présenté à la Commission Européenne (PARS) et à l AED. Le schéma de réalisation de cette étude est donné par la planche ci-contre. Deux principaux thèmes d enquête ont été traités : le premier concerne l analyse des besoins potentiels des grandes administrations, notamment chargées de la sécurité, les synergies techniques avec les besoins militaires, l évaluation du marché potentiel comprenant les business plans pour les fabricants et les prestataires de services ; le second concerne l organisation et les moyens à mettre en œuvre pour concrétiser ces perspectives. or Mutualised service supply Partie I Besoins et technologies 1. Définitions courantes et bases La présente étude, dénommée USEP (UAS for Security & Environmental purposes) a été lancée par le Conseil général de l armement (CGARM) au dernier trimestre Elle couvre les applications de sécurité ainsi que diverses autres applications civiles commerciales ou non en Europe. UVS International, association indépendante qui regroupe plus de 253 membres venant de l industrie ou des institutions officielles de 34 pays, a accepté de participer à cette étude en fournissant les moyens de communications, en organisant les séminaires nécessaires et en fournissant les compétences techniques professionnelles ad hoc. Les autorités gouvernementales des pays européens ont été invitées à contribuer à cette 1.1. Critères techniques et opérationnels de segmentation Pour la facilité de compréhension du domaine et pour aider à l établissement des besoins, une segmentation simplifiée du secteur des drones a été établie. Le premier critère à la base de cette segmentation est la dichotomie entre : L EMPLOI ISOLE : utilisation par un agent ou une équipe réduite, LES OPERATIONS COORDONNEES : utilisation des drones dans un cadre comportant l utilisation d un réseau de communication en temps réel entre les différents participants (plusieurs administrations, voire plusieurs États). 2

3 L infrastructure nécessaire dans le second cas est plus importante avec un accent mis sur l interconnexion entre la station de contrôle du ou des drones et les réseaux des participants. Les drones destinés aux opérations isolées seront mis en œuvre par des personnels n ayant pas une formation complète de pilote d avion ou d hélicoptère et placés, en outre, souvent dans des situations de stress importantes ; ils devront donc être fortement automatisés. L efficacité des drones de la deuxième catégorie dépendra de la qualité de leur insertion dans le ou les réseaux de données, dont ils reçoivent leurs instructions de contrôle et qu ils alimentent en retour en informations en temps réel. Cette catégorie peut être découpée en deux sous-ensembles : l une correspondant aux OPERATIONS OPPORTUNISTES, c est-à-dire décidées sur information sans préavis ou même correspondant à des décisions prises pendant le vol au vu des observations. Cette catégorie est proche de la catégorie des drones militaires tactiques. l autre correspondant aux OPERATIONS PROGRAMMEES A L AVANCE, demandant des charges utiles importantes. Cette catégorie, correspond à la catégorie des drones militaires stand-off à forte capacité d emport et longue endurance (plus de 24 heures). Une des grandes différences entre les applications civiles et les applications militaires concerne les liaisons entre le ou les drone(s) en vol et la ou les station(s) de contrôle. Les systèmes militaires exigent des liaisons audelà de l horizon (BLOS) puisque devant voler au-dessus de territoires hostiles, alors que les drones civils seront le plus souvent utilisés audessus d un territoire national disposant d un réseau de relais terrestres, permettant ainsi des liaisons à vue (LOS) beaucoup plus simples de mises en œuvre. S ils sont bien adaptés aux besoins des utilisateurs, les systèmes de drones doivent offrir un service moins onéreux et de meilleure qualité que ce qui peut être attendu d aéronefs pilotés. Un des intérêts des drones est leur capacité de permanence au dessus de la zone d intérêt. L information en temps réel est une autre caractéristique qui est souvent demandée. L enregistrement à bord, en parallèle avec la transmission temps réel, peut aussi être souhaité par les utilisateurs. Finalement, la segmentation proposée est limitée à trois grandes catégories : les micro drones (<1,5 kilos) et les mini drones (<25 kilos), les drones tactiques, incluant les drones ayant optionnellement un pilote à bord, les systèmes à charge utile importante (>500 kilos) et de longue endurance (>24 heures) 1.2. Avantages sur le terrain des drones Dans les opérations militaires, les drones contribuent au raccourcissement de la boucle USEP Segmentation Toward an European UAS road map Micro (<1,5 kg) and Mini UAS (1,5 kg < MTOW < 25 kg) armed or not Fixed wing or rotary TUAS for tactical / opportunistic Optionally piloted or not Fixed wing or rotary Certified USAR or not certified HP LE for heavy payload long endurance UAS (payload > 500 kg) UCAV, specifically designed for combat, are out of scope for this study. de prise de décision. Ils occupent une place clé dans les systèmes de conduite des opérations centrés. Dans nombre d opérations civiles, disposer d informations en temps réel est aussi un atout (surveillance des frontières, protection des infrastructures sensibles, contrôle des approches maritimes, etc.). Dans tous les cas, les drones permettent une percée dans la conduite des opérations et offrent des avantages tels que : une réduction significative du coût de possession (coûts d entraînement plus faibles, coût des pertes de matériel attrition - moins élevé) une qualité de service grandement accrue (permanence sur zone, flexibilité d emploi), des capacités opérationnelles nouvelles telles que prélèvement et mesures dans des nuages présumés toxiques. Les drones comblent une lacune entre les satellites et les systèmes purement terrestres. La planche suivante montre un concours de micro drones basé sur un scénario d observation urbaine. CGARM UVS I Slide N 6 3

4 USEP Mini & Micro UAS individual use Observation TUAS Intervention TUAS HP LE stand off All types Mini & micro UAS individual use Observation TUAS Intervention TUAS HP LE stand off Toward an European UAVs road map Global security applications 2. Inventaire des missions Military Police Customs L inventaire a été classé selon les catégories suivantes : douanes, police, sécurité civile, défense, environnement, télécommunications, besoins privés. Les besoins des ministères de la recherche n ont pas été listés, s agissant par nature de prototypes et non de véritables marchés. Les tableaux suivants constituent un résumé des scénarios retenus.. Fire brigade / homeland security People detection Close Combat Law and order inside buildings Biological and chemical agents sampling in contaminated areas observation, surveillance and tactical reconnaissance Neutralisation or destructive actions transport and dropping of ammunitions on high risk areas strategic surveillance Traffic surveillance (roads, ) Pacific or hostile events surveillance prevention against vandalism Crowd counting Fire-support Preliminary information gathering previous to task force intervention, permanent surveillance of infrastructure networks Transmissions relays Geolocalisation Tracking, Discreet audio video surveillance, of border, road, coastal and maritime traffics. Border, coastal and maritime traffics surveillance Civilian and environmental applications Detection of forest fires starting Combing operations Emergency relief droppings (food, medicine, ) Agriculture Sustainable development Equipment Miscellaneous Ground water layers analysis Irrigation networks surveillance Spreading Oceanographic measurements - plankton, fish farms CGARM UVS I To edict a specific regulation allowing use of UAS < 1.5kg Slide N 8 Pollens surveillance Measurement inside cyclones Vegetation coverage health survey Ecosystems follow-up Climatic and meteorological measurements Civilian works auscultation Networks maintenance (water, gas, electrical, etc.) Still photography and movies 4

5 Pour décrire les scénarios, le premier paramètre est, bien sûr, la distinction entre aéronefs à voilure tournante et aéronefs à voilure fixe. Les scenarios demandant des voilures tournantes sont bien identifiés et nous ne reviendrons pas sur eux. De l analyse des scénarios, pour lesquels la solution drones est éligible, trois paramètres ressortent : l endurance (temps de transit + temps sur zone), la capacité d emport, l altitude. Ce troisième paramètre est le moins discriminant. Il est dès lors intéressant de placer chaque scénario sur un plan capacité d emport / endurance. HP LE 4 operational clusters TUAS Mini Micro Plusieurs groupes bien marqués apparaissent sur un tel graphe : moins de 1.5 kg de charge utile : 8 scénarios utilisent des micro drones, entre 1.5 kg et 15 kg : 5 scenarios utilisent des mini drones, dans la tranche 150 à 400 kg de charge utile, on trouve deux groupes : un paquet de 10 scénarios pour des endurances souhaitées de 5 à 9 heures, il correspond bien à la catégorie militaire des MALE faible emport et autres drones tactiques, une famille plus dispersée en capacité d endurance, nous l avons divisée en deux, la partie basse en endurance exécutables par la catégorie des drones tactiques, la partie 5

6 haute ralliant la base de la catégorie des drones de longue endurance. enfin, le groupe des très gros drones, à forte charge utile et très longue endurance. Cette segmentation naturelle des scénarios confirme l intérêt de celle choisie. 3 Recommandations techniques 3.1. Points techniques ayant une forte influence opérationnelle Spécification des charges utiles en vue d une aussi grande commonalité que possible entre applications militaires et civiles Nous présentons dans le rapport trois tableaux, un pour chaque grande catégorie de drones, pour établir les niveaux souhaitables de financement de la R&D correspondante. Les micro et mini drones constituent un nouveau marché devant avoir rapidement un fort potentiel. L approche combinée civile / militaire conduit aux propositions suivantes : IR : réduction des coûts unitaire et miniaturisation (poids et consommation électrique). L IR fait partie de l équipement de base de quasiment tous les scénarios. N (nucléaire) : cette option nouvelle doit être développée dans le contexte de la lutte antiterrorisme et de la sécurité civile. COMINT (interception des communications radioélectriques) : la localisation des émetteurs est nécessaire pour les taches de sauvetage et de coordination des équipes d intervention multiservices, le pistage des téléphones mobiles correspond à de nombreux besoins, mais est sans doute difficile à réaliser sur cette catégorie de drones. logiciels opérationnels : le pistage automatique de véhicules à bord est souhaitable pour différentes tâches de police. Les drones de taille moyenne (drones tactiques ou MALE en langage militaire), constituent un marché militaire existant, mais avec des perspectives de marché civil réduites à court terme, dans l attente de la solution des questions de régulation et d autorisation d insertion dans le trafic aérien civil. Parallèlement, il y a absence de sociétés de service de mise en œuvre. Les recommandations pour ce segment sont les suivantes : détecter et éviter : la mise sur le marché de tels dispositifs est indispensable à l émergence du marché civil. Prix et poids doivent être adaptés à la taille moyenne des drones de cette catégorie, pour ne pas pénaliser l emport des charges utiles «utilisateur». détection chimique et biologique : à développer dans le contexte anti-terrorisme, mais aussi dans le contexte de la sécurité générale (ex : légionellose). SAR/MTI/ISAR : les récents développements dans cette catégorie de charges utile ont déjà permis de réduire masses et consommation, l effort doit maintenant porter sur les coûts, de manière à ouvrir le marché des applications civiles. Le pistage directement à bord, n est pas fondamental. COMINT : détection à bord des communications de téléphonie mobile, identification des numéros et pistage font partie des fonctions clé pour cette catégorie de drones. EO/IR : L effort doit porter impérativement sur la réduction des coûts de ces charges utiles «de base». L utilisation de platesformes dites «slow-fast», c est-à-dire à grande amplitude des vitesses opérationnelles possibles doit permettre d aider à résoudre ce problème. Les drones de longue endurance à forte charge utile constituent un nouveau marché avec un bon potentiel à moyen terme dans les applications de sécurité. Les domaines à privilégier sont les suivants : détecter et éviter : Ces équipements sont nécessaires, les contraintes de prix et de poids sont moins fortes que pour la catégorie moyenne de drones. liaisons : les liaisons satellites ou avec relais eux-mêmes faits par des drones sont nécessaires. Le développement d antennes conformes est critique : il permettra l utilisation de plates-formes aéronautiques provenant de l aviation pilotée conduisant à une réduction massive des coûts d utilisation de ce type de drones. Les équipements embarqués doivent permettre l interopérabilité des liaisons entre différents services utilisateurs nationaux ou plurinationaux. COMINT : la détection, l identification et le pistage des téléphones mobiles est indispensable pour les applications de sécurité. L effort doit porter sur la réalisation de ces fonctions en restant à haute altitude. Le poids est secondaire et le prix initial peut être assez important. SAR/MTI/ISAR : Ces équipements ont maintenant une bonne capacité de détection et une grande précision. L effort doit porter sur la réalisation du maximum de traitements à bord de manière à limiter les bandes passantes nécessaires. L ouverture réelle du 6

7 marché civil demandera aussi un effort sur les prix. EO/IR : l effort devra surtout porter sur les coûts. Décollage et atterrissage automatique Cette aptitude est un facteur très important d efficacité. Il multiplie par un facteur de l ordre de trois les temps de disponibilité des drones. Ainsi, pour les Hunter, cette disponibilité est passée de 100 jours/an à 300. Ces dispositifs réduisent en outre considérablement les taux d accident ; ils permettent l utilisation de nuit et par visibilité faible. Gestion des vols et interface équipe de contrôle système Les drones et leurs charges utiles sont contrôlés du sol ou d une autre plate-forme aérienne pilotée par une équipe de spécialistes qui doivent développer entre eux une intelligence collective forte de manière à traiter le flux d information et d événements, notamment ceux susceptibles d engager la sécurité. La complexité de la gestion de l espace aérien ainsi que celle de l exploitation des charges utiles pousse à automatiser les tâches répétitives. Il s agit de gérer au mieux globalement la charge de travail des équipes, même si elles ne sont pas co-localisées. «Plug and Play» Les besoins des systèmes de drones en la matière sont voisins de ceux des systèmes informatiques : adaptation aux missions du jour, possibilité d utiliser des matériels standards, gestion de l obsolescence technologique. Il est donc indispensable d adopter une architecture système qui permette cette indispensable souplesse, flexibilité et adaptivité. Les règles bien identifiées pour obtenir et garantir ces caractéristiques sont : Spécification et conception des logiciels système par couches bien identifiées et cloisonnées, permettant la maintenance séparée de chaque couche et sa réutilisation sur des configurations matérielles modifiées. modèles génériques des composants des systèmes, architecture modulaire. Tout ceci impose le choix d une architecture ouverte publique qui seule permet la conception modulaire, les évolutions systèmes, le développement parallèle et coopératif des applications, l intégration de nouveaux modules (logiciels comme matériels), etc Points techniques ayant une forte influence sur les coûts Choix d une cellule motorisée Les systèmes de micro et de mini drones offrent un potentiel substantiel d emploi pour des applications variées de sécurité dans les environnements urbains. Ceci suppose une capacité à lutter contre les effets venturi, les vents rabattants, etc. et souvent la capacité de vol stationnaire. Les principales clés techniques concernent les sources d énergie embarquée qui ont une conséquence directe sur la durée de mission et les charges utiles utilisables. Pour les cellules et la motorisation, le monde de l aéromodélisme offre expérience et solutions éprouvées. Pour les autres catégories, tous les aéronefs du domaine de l aviation générale et de l aviation commerciale (voilures tournantes comme voilures fixes) constituent des platesformes potentielles de drones. Celles ayant les caractéristiques aérodynamiques et de motorisation les mieux adaptées aux missions prévues doivent évidemment être préférées. En procédant ainsi, les drones bénéficieront automatiquement de la R&D dédiée à l aviation commerciale, notamment en matière de motorisation, domaine dans lequel des ruptures technologiques majeures sont nécessaires pour faire face à la raréfaction des carburants fossiles et entrer dans le cadre du développement durable. Il existe un large spectre de plates-formes certifiées et adaptées à toutes les formes de missions et capables d emporter un large spectre de charges utiles allant des ULM rigides et des planeurs motorisés (handicapés par leur envergure) jusqu au haut de gamme des avions d affaire biréacteurs, avec, entre les deux tous les degrés. Aujourd hui, un des challenges techniques les plus délicats est l installation des antennes de liaisons satellites sur des cellules d avions commerciaux. Cette difficulté doit être surmontée dans le futur proche avec l arrivée dans le domaine commercial des antennes électroniques surfacique. Un point très intéressant est que les platesformes venant de l aviation générale et commerciale peuvent embarquer un pilote, lorsque c est nécessaire ou utile. Cette possibilité offre de nombreux avantages : les essais en vol des charges utiles et leur qualification est facile à organiser et à mener 7

8 dans l espace aérien civil contrôlé sans aucune dérogation aux règles de vol. Cette possibilité réduit considérablement les coûts de développement et d intégration. Cette possibilité est aussi d un intérêt majeur pour les utilisateurs opérationnels dans la période transitoire avant que les drones ne soient autorisés à voler sans restriction dans l espace aérien contrôlé. Lorsque de tels systèmes peuvent être utilisés sans pilote, ils bénéficient d une plus grande endurance et, dans le cas contraire, ils peuvent néanmoins remplir leurs missions avec des relèves plus fréquentes. Modularité La modularité est le second caractère fondamental permettant de réduire les coûts de possession globaux sur la durée de vie des systèmes. Le système d avionique embarqué doit avoir une architecture ouverte capables d accommoder des composants matériels et logiciels très divers. La cellule et la motorisation doivent dans toute la mesure du possible répondre au même concept : cellule, aile, motorisation et électro-générateurs, réseaux de données embarqués et transmissions doivent pouvoir accepter les charges utiles les plus variées, sans reprise lourde de l intégration et de la qualification. Les avantages de telles solutions sont bien connus : disponibilité de logiciels et de périphériques (charges utiles) «Plug and Play», utilisation de calculateurs indépendant des standards propriétaires, réelle capacité d évolution et, le cas échéant, de développement incrémental, meilleurs outils de test et d intégration des sous-systèmes et composants sélectionnés, possibilité pour les intégrateurs systèmes et les sous-traitants de travailler en parallèle, d où la facilitation des coopérations interindustrielles et transnationales. choix plus important de fournisseurs initiaux de sous-systèmes et maintien de cette possibilité en cours de vie pour les évolutions vers des performances plus grandes et les remplacements pour cause d obsolescence technique, le tout au prix du marché, réduction très significative des coûts de maintenance logicielle (facteur pouvant atteindre dix) en raison de la diffusion des logiciels publics ouverts et des outils de développement associés. Tous ces avantages disparaissent lorsqu on utilise des standards propriétaires qui mettent l utilisateur entre les mains d un industriel particulier. Plage de vitesse opérationnelle de la plate-forme Ceci est un paramètre système. Une large plage de vitesses opérationnelles offre de nombreux avantages en termes de performances système et de réduction des coûts système. Ces avantages sont souvent sous-estimés : réduction du temps de transit vers la zone d opérations, SAR plus efficaces à des vitesses élevées, par contre, une vitesse faible (100km/h) peut permettre l utilisation de capteurs EO/IR beaucoup moins onéreux que ceux habituellement proposés pour les platesformes militaires. Altitude de vol Pour les gros drones, le choix d une altitude de vol, et tout particulièrement l altitude maximale spécifiée, est décidée en fonction soit de la largeur du champ de vision demandé, soit de la distance de sécurité à préserver. Ces arguments doivent être examinés finement dans le cadre d une approche système. Concernant la largeur de la fauchée, le paramètre système sous-jacent est la surface couverte par unité de temps. L utilisation de plusieurs drones de moyenne altitude plus simples doit être comparée à celle de drones très haute altitude pour les applications militaires, cette comparaison doit aussi inclure les conséquences de perte potentielle d un des vecteurs durant la mission. L altitude maximale de vol doit être définie comme la somme de l altitude nécessaire audessus du terrain observé pour le bon fonctionnement des charges utiles et de l altitude des zones d opérations prévues ou envisagées. Concernant l altitude de vol en transit, il suffit de pouvoir voler au-dessus du mauvais temps. Une altitude de vol au-dessus du niveau de la mer de l ordre de m semble suffisante pour satisfaire pratiquement tous les besoins des utilisateurs européens (ce serait évidemment différent pour les Afghans, les Pakistanais ou les Indiens). Une telle altitude est accessible aux moteurs à piston turbo chargés. Une altitude maximale de vol très grande (> pieds) parfois suggérée est extrêmement onéreuse. Un tel investissement est rarement justifiable par les nécessités de la mission, elle demande de grandes surfaces 8

9 d ailes, des moteurs spéciaux et des systèmes de réfrigération des charges utiles, tout ceci se traduisant par des coûts importants en termes de masse et de consommation de carburant. Agilité en altitude Les drones d observation doivent pouvoir voler à des altitudes variées au dessus du sol, en fonction de la mission et du temps. Les missions SAR peuvent être effectuées au dessus des nuages, pourvu que la trajectoire soit stable, mais les drones doivent aussi pouvoir voler sous la couverture nuageuse pour les missions de type EO/IR. Ainsi, les drones CL 289 allemands ont été régulièrement utilisés en dessous de la couverture nuageuse dans les Balkans, alors que les avions pilotés ne pouvaient être utilisés efficacement en raison des conditions climatiques Points techniques ayant une forte influence sur les marchés réglementations Quatre domaines sont concernés par le contexte réglementaire : la certification des avions eux-mêmes, la réglementation opérationnelle, la réglementation concernant la qualification et l entraînement des pilotes et des contrôleurs et, enfin la réglementation concernant la maintenance. L idée d émettre rapidement une réglementation européenne commune permettant aux micro drones de moins de 1.5 (ou 2 kg) répondant à des spécifications simples - stabilité de vol naturelle, construction en matériaux légers et mous - d être mis en œuvre à l extérieur par les gouvernements et leurs agences, à vue et hors de vue, sans campagne de certification a été lancée et semble actuellement faire son chemin. L expérience montre que les engins plus lourds sont rapidement remisés par les utilisateurs des agences civiles pour des raisons de sécurité. Cette mesure concernant les micro-drones très légers aidera les agences gouvernementales, nouvelles venues dans l usage des drones, à apprendre sans crainte à les employer et, par là, à affiner leurs besoins opérationnels à plus long terme. Dans le domaine de la réglementation opérationnelle, les textes s appliquant aux aéronefs habités insistent sur la notion de «détecter et éviter» ( sense and avoid en anglais), mission qui est celle du pilote, même en procédure de vol IFR, et dans l espace aérien contrôlé. En l absence d un pilote à bord, cette responsabilité doit être assumée par un «commandant d aéronef» à terre. Le propriétaire du drone doit faire la preuve qu il est capable d assurer le même niveau de sécurité que celui exigé pour un avion piloté. La mise en œuvre à partir de 2015 de l ATM qui va automatiser la réponse des avions aux consignes de trajectoire de vol des contrôleurs aériens (de leurs stations de contrôle) pourrait faciliter l acceptation des drones dans l espace aérien contrôlé puisqu ils répondront de facto aux exigences de cette norme. L utilisation d aéronefs optionnellement pilotés constitue une bonne réponse transitoire à cette question. Pour la formation et l entraînement, la formation initiale doit être suivie de deux formations complémentaires formation et entraînement au fonctionnement du système, entraînement à la réalisation de missions spécifiques Points techniques avec un fort impact sur la disponibilité en temps réel des informations liaisons de données Les besoins en bande passante des systèmes de drones sont dus essentiellement aux charges utiles «mission». Ces besoins ne sont donc pas spécifiques aux systèmes de drone. Cependant, c est l émergence des systèmes de drones qui fait exploser le besoin en missions d observation fine et amplifie énormément le besoin en bande passante. L agence nationale des fréquences a conduit une évaluation des besoins en bande passante générés par ces nouvelles applications à la fois pour les liaisons de donnée des charges utiles et pour les liaisons de contrôle des drones en l air, ceci à l échelle de l Union Européenne, la propagation des ondes n ayant pas de frontière. Cette estimation décrit un besoin pouvant atteindre 1 GHz, ceci sur la seule période Ce besoin doit être satisfait, pour des raisons technologiques, en utilisant des porteuses à moins de 16 Ghz. Les besoins en bande passante pour le plus long terme n ont pas encore été évalués. On espère, qu à cet horizon, la technologie des transmissions sur des porteuses au dessus de 16 GHz sera validée. De plus, on compte beaucoup sur une compression du débit à la source beaucoup plus forte que celles utilisées aujourd hui, en introduisant ce qu on appelle une compression sémantique, c est-à-dire une compression ne transmettant que les parties d image 9

10 susceptibles de comporter les indices recherchés. On peut faire l hypothèse que s établira à terme un marché des bandes passantes de drones comme il y a un marché des licences de téléphones mobiles. La standardisation mondiale de l état de l art en matière de télémétrie et de télé-contrôle des équipements aéronautiques en conjonction avec la diversité des lieux possibles d utilisation des systèmes de drones impose une coordination mondiale en matière d usage des fréquences allouées aux activités aéronautiques. point de référence initial. Elle n est pas réaliste dans la mesure où les entretiens démontrent que le marché ne peut pas suivre des prix aussi élevés. L hypothèse «basse» admet comme postulat que la pression à la réduction des prix se met en place grâce à la pression exercée par l accès au marché des PME-PMI et des sociétés de service. Dans cette hypothèse, les contraintes budgétaires des administrations sont prises en compte, ce qui est plus réaliste que dans l hypothèse haute. Payload prices included as well as proportional part of ground stations Objective price for Mean year Sales, starting Volume Attrition rate institutions ( ) 2020, in M High Low High Low High Low hypothesis hypothesis MAV & mini no mature UAS yet, price & volume driven by market 1, tactical opportunist including opt. piloted, rotary & MALE- MALE+ & heavy payload LE Prices of systems in use today UAS Cost Price Objectives (Industry) indexed per vehicle, horizon years Objective prices, able to rise interest from civilian customers satisfaction of full needs 20% under satisfaction of full needs 1, , Total Chapitre II BUSINESS PLAN 4. Perspectives d équipements Analyse des coûts d acquisition Une estimation des coûts moyens d acquisition des systèmes complets i.e. les plates-formes avec les charges utiles, les stations de contrôle, les données d exploitation et les stations de dissémination de données, les transmissions est décrite dans les évaluations sur la base de deux hypothèses, l une intitulée haute, l autre appelée basse. L hypothèse haute se fonde sur les prix des systèmes de drones actuels, ceux établis par les grands comptes, sans effort de réduction des prix. Les administrations sont supposées n avoir aucune contrainte budgétaire pour couvrir leur besoins avec des drones tactiques ou des gros porteurs de longue endurance. Cette hypothèse sert de D autres hypothèses sont faites concernant la mutualisation des services entre les institutions nationales et au niveau Européen. On observe que, du fait de circuits de décision d achat de niveau différent, les mini- et microsystèmes présentent, dans les deux hypothèses, un volume de vente en proportion du prix de vente et que, pour les systèmes à prix plus élevé, la fonction et le déploiement figent le volume des ventes. On notera que les systèmes optionnellement pilotés ont un taux d attrition plus faible, pris à 1,005 et non mentionné dans le tableau. Ainsi, les leçons suivantes apparaissent dés le départ : Le volume de vente sur les petits systèmes est directement lié à leur prix ; le seuil de prix client se situe entre et pour un système complet (une station avec 3 plates-formes), l équivalent du prix d une voiture (ce qui sous-entend que l acquéreur compte pouvoir l utiliser à plein temps pendant un an) ; Le nombre d unités vendues dans les secteurs des systèmes de drones 10

11 «opportunistes», aussi appelés tactiques, et celui des gros porteurs n est pas corrélé fortement avec leur coût d acquisition à moins que ceux-ci soient considérés comme hors valeurs acceptables. Le besoin est directement calculé à partir des dimensions de la zone à surveiller et du nombre d applications clientes potentielles. La valeur moyenne prise en compte est tirée vers le haut par les nombreuses applications des plates-formes à rotor, plus couteuses. Le coût des gros porteurs est très largement fonction des charges utiles emportées, en particulier en hypothèse basse puisque les vecteurs privilégiés sont les aéronefs commerciaux existants, moins couteux. Comme déjà mentionné, le fait de choisir les plates-formes existantes aéromodèles, ULM rigides, jets d affaires se traduit par une réduction substantielle des coûts. Les calculs présentés sont une prospective du marché à un horizon de 20 ans. Le nombre des UAS correspond à celui des plates-formes, mais le coût de référence tient compte de la part système pour chaque vecteur. Ainsi, ce prix comporte une part des stations de contrôle et des liaisons de données. Les courbes ne mettent pas en valeur un nombre de systèmes, car le nombre de vecteurs par systèmes dépend de plusieurs facteurs le fabricant, l application, la complexité technique du drone et le besoin de l utilisateur s exprime mieux en proportion du nombre de vecteurs. Une autre hypothèse concerne le ratio d attrition ; celui retenu correspond au nombre de plates-formes qu il est nécessaire de remplacer chaque année. À ce stade, les courbes ne tiennent pas compte des montants des ventes de service, d outillage et de maintenance. Ainsi, le graphe qui suit ne tient compte que des coûts initiaux des systèmes. Cette question est complétée dans le chapitre sur les chiffrages concernant les services. Il prend en compte les coûts de possession (qui donnent lieu aux prix des prestations de service) avec les pièces détachées, la maintenance, l assistance à l utilisateur, et les coûts capacitaires avec en plus le personnel d exploitation de l utilisateur. Le flux industriel total (produits et services) se traduit par des ventes globalement supérieures de 40% au chiffrage initial. Concernant les gros porteurs, si l on compare les résultats des deux hypothèses, un paradoxe semble exister : si les prix sont bas, le nombre de systèmes en service ne changent pas énormément. Ainsi, le chiffre d affaires total est plus faible que lorsque les prix sont élevés. Ceci renforce l appréciation que l hypothèse haute doit être tenue pour irréaliste ; dans la pratique, les besoins étatiques ne sont pas couverts lorsque les prix du marché restent trop élevés. USEP Turnover in M Toward an European UAS road map UAS European Market - manufacturer mean stream Equipment perspective MAV T- UAS only T- opt piloted T- opt pil USAR HP LE Sum CGARM UVS I 4.2. Cas où la comparaison coût/efficacité est à l avantage des solutions alternatives à celles des drones Quelques applications ont été écartées du fait de l existence de solutions potentielles alternatives à base de satellites ou de ballons. Du fait des contraintes sur les bruits émis ou sur les économies de carburant, les ballons sont choisies préférentiellement aux UAS dans les cas suivants : investigation criminelle sur plusieurs jours, surveillance de manifestation publique (évènement culturel, rencontre sportive, G8, Rave partie), surveillance de police ininterrompue, surveillance des animaux sauvages. De même, les satellites sont une meilleure alternative que les drones dans les cas où la zone à couvrir est très vaste : contrôle du plancton en mer, mesure des mouvements des bancs de sable, suivi des glaciers et de la banquise, quadrillage de larges étendues de terrain. L établissement de perspectives d équipements quantitatives sont une branche délicate de la prospective. Ainsi, n importe quel enjeu politique ou technique peut se traduire par la modification des politiques d achat et d utilisation de services des administrations Slide N 15 11

12 impliquées. Néanmoins, des fourchettes de chiffrage sont proposées. 4.3 Besoins européens Le graphe précédent donne les valeurs médianes des chiffres d affaires pour chacun des segments de produits. Les courbes sont calculées selon la courbe de maturité classique - montée, palier et déclin. Les courbes tiennent compte tant d une réussite de l effort d interopérabilité, y compris dans l axe civil/défense, et de ses effets d échelle, que d un effort de réduction des coûts sur les bases suivantes : recherche des synergies en R&D sur les aspects duaux, ainsi que dans le domaine des tests et de la maîtrise d ouvrage, adaptation des spécifications au meilleur couple coût-performances, optimisation du choix des plates-formes. L effort de mutualisation au travers de sociétés de service n est pas encore pris en compte à ce stade. 4.4 Recommandations pour l offre de matériels et la politique industrielle Le marché de la sécurité et d autres marchés civils sont sérieusement concernés par : le contexte bas coût - on va donc retrouver toutes les recommandations techniques impactant les coûts, dans une logique utilisateur, la question de la certification (communications, intégration dans le trafic aérien), le respect de la vie privée usage des mandats d autorisation pour toute surveillance de personne physique sur ses lieux privées par exemple. Les utilisateurs potentiels de drones de sécurité demandent de manière récurrente des opérations fiables et au coût le plus faible possible : des coûts d exploitation bas l achat de services est une des réponses possibles. Etre bien organisé, c est-à-dire capable d utiliser des équipements mutualisés, est une source importante de réduction des coûts comme le montre les calculs synthétisés dans les tables ; l usage de plates-formes optionnellement pilotées avec les avantages déjà cités : intégration et test des charges utiles de manière moins onéreuse et beaucoup plus rapide, réduction considérable des délais et du coût de développement, facilitation de l acquisition d une expérience de base des opérations avec les UAS, afin de mieux optimiser les options coût efficacité pour les achats de plus grande envergure ultérieurs, ceci en avance de phase sur l établissement de la réglementation des UAS non pilotés ; des plates-formes à coût d exploitation faible : l usage des plates-formes de l aviation générale commerciale plus économique tant pour les coûts d acquisition que ceux de maintenance, par rapport à ceux des platesformes dédiées ; des charges utiles EO/IR bas coût : l usage de plates-formes tactiques pourvues d une large gamme de vitesses, va réduire les exigences techniques des charges utiles, et en conséquence leur coût, à performances opérationnelles constantes du système. Lors d une même mission, il s agit de pouvoir utiliser une même configuration de charges utiles bas coût, grâce à des vitesses basses lors de l emploi des charges utiles optiques et des vitesses élevées pour le radar. De nombreuses missions ne demandent pas l utilisation simultanée des capteurs optiques et des capteurs radar. En ce qui concerne la politique industrielle des systèmes de drones gros porteurs de longue endurance, on peut déduire de la valeur estimée du volume de marché qu il y a de la place au mieux pour deux fabricants sur l Europe. Les nations européennes doivent joindre leurs efforts pour répondre à ce segment. En d autres termes, de façon à avoir un fabricant en Europe tout en conservant l esprit de compétition, les décisions suivantes sont nécessaires : que les développements, l acquisition et l utilisation des HP LE soient orchestrés au niveau européen ; que l on maintienne une compétition au niveau de la conception entre deux fabricants ; que la compétition au niveau de la fourniture de services soit préservée au travers de deux ou plusieurs fournisseurs potentiels ou qu une institution européenne se charge de déployer ce type de service. Concernant les systèmes de drones, mini ou tactiques, les décisions de politique industrielle ne sont pas influencées par de telles contraintes, «le moins cher sera le meilleur». De façon à atteindre ce résultat, des soutiens financiers spécifiques pourraient tout de même être prévus, afin que des PME-PMI puissent 12

13 faire des offres innovantes et satisfaisantes en termes de coût/efficacité Analyse SWOT 1 de l industrie européenne USEP Toward an European UAS road map CGARM UVS I Le tableau ci-contre met en évidence les forces et faiblesses de notre industrie et de notre organisation. Strength Good technology Innovative SMEs Numerous well equipped test centres CGARM study Scattered industry Over expensive Majors Lack of European programme National Governments foreign acq. Weaknesses EU UAV industry SWOT Analysis 5. Accessibilité des marchés et concurrence 5.1. Concurrence et capacités industrielles européennes Opportunities Service supplying to get started Homeland security market Opening New gen. enthusiasm for tech. field No certification regulations/process General aviation concern Poor interest from CEOs Strong foreign competition Fuel shortage Threats Slide N 18 Six nations européennes ont des industries qui fabriquent des vecteurs pour systèmes à base de gros porteurs de longue endurance, ou qui sont capables de le faire, et un bien plus grand nombre est susceptible de développer des plates-formes plus petites. Un grand nombre de sociétés européennes ont déjà développé des charges utiles ou sont capables de le faire, qu elles soient spécifiques aux UAS ou déclinées des charges utiles et équipements électroniques des avions pilotés. Quelques sociétés ont la compétence pour assurer le rôle d intégrateur, c est-à-dire en partant des spécifications clients, choisir les meilleurs vecteurs et équipements satisfaisant la demande et construire pour les utilisateurs un système complet efficace s intégrant dans les systèmes de commandement et, le cas échéant, dans leurs équivalents civils. En ce qui concerne les micro- UAS, la plupart des nations souhaitent développer leur propre industrie pour de tels systèmes, en apparence si simples (mais ils ne le sont pas en réalité!). Il y aura donc probablement plusieurs marchés distincts, chacun alimenté par sa propre industrie : USA, Europe, Chine, Inde, Israël, Russie, peut-être Australie Accessibilité des marchés par catégories de produits Il y aura une concomitance entre l ouverture du marché du fret international sans pilote et celui des gros porteurs de longue endurance ainsi que, dans une moindre mesure, celui des drones tactiques. Les marchés seront cantonnés à l Europe principalement du fait : des restrictions sur l exportation, induites par la convention de non prolifération (principalement le MTCR Missile Technologies Control Regime), qui s applique aux HP LE et à certains TUAS, une vaste compétition entre les systèmes tactiques et entre les UAS mini et micro sur les quelques marchés déjà ouverts, une attitude mondialement reconnue de protectionnisme. Chapitre III Organisation 6. Acquisition patrimoniale ou achat de services 6.1. Les standards d interopérabilité ouvrent la porte à l achat de services USEP 1 Toward an European UAS road map Service renting levels from 1 to 4 : User buys: 1. Stored data 2. Real time data Interoperability versus service levels SWOT signifie forces, faiblesses, opportunités, menaces. CGARM UVS I 3. Time of direct Payload control service supplier has no access to information (confidential action) 4. Time of direct Vehicle control 5. Patrimonial acquisition Slide N 20 13

14 USEP La figure précédente montre la relation existant entre les différentes sortes d offres de services et cette standardisation. On voit que le cinquième niveau correspond à l acquisition patrimoniale de systèmes pilotés, classique dans les Forces Armées à ce jour. À titre d exemple, un fournisseur de services faisant du service de classe 3 lancera et contrôlera la trajectoire du vecteur selon les spécifications préprogrammées du client, les charges utiles et les données seront disséminées et directement contrôlées par le client sans qu aucune information de mission ne transite via le fournisseur de services, à l exception de celles concernant les paramètres du contrôle de vol. À chaque fois que la trajectoire du vecteur doit être contrôlée par le client, afin qu il puisse opérer une action opportuniste poursuite de contrebandiers en mer, par exemple -, alors le niveau 4 doit être préféré Impact économique Approche duale entre les ministères civils et celui de la défense La figure ci-dessous donne une vue d ensemble des investissements de R&D nécessaires au développement des futurs UAS. Toward an European UAS road map 7 years financial effort from industry + nations + EU (incl. Payloads & Control stations) CGARM UVS I Il y a d importantes divergences entre les budgets européens et ce qu il est nécessaire de financer pour développer les UAS si l on se base sur le ratio classique de l industrie aéronautique. Une partie de l argent manquant doit être recherché au sein de l industrie ellemême bien sûr, mais cela ne sera probablement pas suffisant. Ceci implique qu un changement soit décidé en termes de modèle économique industriel. L industrie doit s adapter pour parvenir à fonctionner avec un ratio de R&D par rapport au volume des ventes qui soit moitié moins élevé que celui du domaine des avions de transport de passagers. Plusieurs options doivent être suivies pour transformer le modèle industriel de l aviation commerciale vers celui qui serait le mieux adapté aux systèmes de drones. USEP Toward an European UAS road map UAS market shifts towards civilian applications in the long term prospect 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Defence UAS market share 2030 Micro- mini HP LE TUAS Defence UAV market share by 2030 CGARM UVS I Slide N 22 Un autre point à noter est le fait qu aujourd hui le marché est presque exclusivement militaire, alors qu il deviendra progressivement mixte (cf. figure au centre cicontre). Comme chacun le sait, les clients civils ne financent pas la R&D au même niveau que c est encore fait actuellement dans le secteur militaire. C est une autre raison pour changer le modèle économique de l industrie. Sum European R&D 'medium' hypothesis in M Prévision des budgets nationaux et européens en incluant l approche services HP LE TUAV Micro Needed today for tomorrow EU R&D budget for UAV systems Slide N 21 Le tableau de la page suivante exprime, sur la première ligne, le coût capacitaire moyen de l heure de vol des pour chaque catégorie de drone dans le cas d une acquisition patrimoniale classique. Puis, les deux lignes suivantes indiquent le coût obtenu en faisant appel à du service, d abord sans effort de mutualisation puis avec mutualisation des flottes, mais pas des charges utiles. On rappelle que l hypothèse basse est celle correspondant aux coûts objectifs pour que le marché civil puisse s ouvrir, en particulier pour les segments TUAS et HP LE. Seul, le micro drone reste le plus souvent d une utilisation moins couteuse en patrimonial du fait de sa nature crash and go, c est-à-dire 14

15 que l utilisateur doit être capable de le réparer lui-même en quelques minutes en cours d usage, sans qu un industriel n ait besoin de courir à côté du servant. Average operation user's cost per flight hour ( ) micro mini TUAS HP LE Mean value Acquisition Non mutualised service supply or Mutualised service supply Un effort timide vers une réduction de coût se solderait par un échec commercial dans la mesure où les avions pilotés actuels rendent souvent le service à des coûts connus et répertoriés, moins chers. Par exemple le coût complet de l heure d hélicoptère est de pour les missions de gendarmerie et de police. Target prices micro mini TUAS HP LE Low Acquisition Non mutualised service supply or Mutualised service supply Average operation user's cost per flight hour ( ) Comparé au chiffrage d une tendance moyenne, entre les hypothèses basse et haute, qui porte le coût équivalent à (2 000 pour les systèmes de drones actuels en hypothèse haute), ces services n auraient aucune hésitation à conserver les vecteurs pilotés. L option drones ne sera choisie que face à un coût horaire clairement avantageux. Pour les mini- et les micro-uas, on rappelle que les prix sont calculés sur la base de l offre et la demande, ce qui explique que l hypothèse haute, qui favorise de plus grand volume, donc des effets d échelle, tire les prix vers le bas dans leur cas, à l inverse des autres segments. D autres facteurs entrent en jeu sur les aspects services. Ainsi, sur le marché audiovisuel, où la facturation s effectue à la journée et comporte les frais de déplacement, la fourchette de prix pour un mini drone se situe entre et 4 800, soit entre 270 et 515 de l heure, déduction faite des frais de déplacement. Le chiffre de 270 est situé entre les valeurs calculées en hypothèse haute (coût actuel) entre services mutualisés et non mutualisés 2. Le montant de 515 correspond à des prestations supplémentaires propres au cinéma (en préparation, montage et autres) qui requiert un personnel spécialisé. 7. Stratégie de coopération et lancement commercial 7.1. Efforts sur les standards La maturité dans l expression des besoins et des standards souhaitables diffère largement d une nation à l autre. Une réflexion sur les standards est nécessaires, avec à l esprit les avantages des architectures ouvertes : les standards OTAN sont décrits à un niveau trop proche de la technique, ce qui entraîne des incohérences entre les standards qui ne sont pas créés par les mêmes équipes ; des standards de haut niveau émanant de l AED - Agence Européenne de la Défense - propulseraient en avant l industrie européenne de sécurité et son aptitude et efficacité en termes d innovation ; les standards civils qui bénéficient d une dynamique de perfectionnement plus rapides sont à privilégier lorsqu ils couvrent le besoin. Des groupes de travail OTAN s efforcent d harmoniser les interfaces STANAG issus de différentes périodes, chacune avec des concepts et une maturité technologique différentes, de sorte qu ils puissent s appliquer concurremment aux systèmes et aux systèmes de systèmes. Le développement de standards AED à un méta niveau serait d un grand intérêt pour les services drones et aurait un impact favorable pour améliorer les chassés-croisés des STANAG variés sur l interopérabilité. 2 Toutes les vérifications, comme la comparaison avec les de l hélicoptère de la gendarmerie et les prix du secteur audiovisuel, ont été faites après coup, les calculs ont été effectués de manière indépendante. 15

16 7.2. Optimisation des budgets sur la base d une politique de mutualisation Les avantages financiers, de l hypothèse basse, résumés dans le tableau de la page suivante sont un encouragement puissant en faveur des recommandations proposées. Profit over investment ratio for service suppliers micro-mini TUAS HP LE with target prices amortization over 1 year amortization over 5 years amortization over 10 years Non mutualised service 37,6% 6,4% 4,5% supply or Mutualised service supply 88,1% 13,0% 11,9% Tant au niveau national qu européen, les agences gouvernementales clientes doivent interagir. De façon à faciliter une stratégie de coopération européenne, un soutien de la R&D devrait être programmé de manière continue fiabilisant l industrie dans sa planification. L émergence des programmes incrémentaux est un enjeu certain pour la prochaine génération d UAS. Une telle difficulté sera mieux gérée par des fournisseurs de services que par des ministères nationaux éparpillés. C est une raison supplémentaire en faveur de la mutualisation et de la fourniture de service Les applications de drones relevant de la fourniture de services et d une coopération européenne Les applications de drones suivantes, avec figurant entre parenthèses le meilleur système candidat, sont extraites de la base de données du fait de leur fort potentiel en termes de coopération européenne et de mise en œuvre sous forme de services : Pour les douanes : surveillance maritime des cargaisons illicites (HP LE) ; surveillance terrestre des frontières européennes des cargaisons illicites (HP LE). Besoins en matière de police : contrôle de l immigration côtière (HP LE) ; contrôle de l immigration sur les frontières terrestres (HP LE). Forces de sécurité civile : surveillance maritime (HP LE). Besoins environnementaux : mesures environnementales d ozone (UAS LE), prévisions météorologiques (HP LE). Services en matière de communication : réseaux de communication de secours (UAS LE), relais de réseaux de communication sur de larges étendues ((HP LE). Dans ces cas-là, la commission européenne est tout à fait dans son rôle pour animer la planification, la R&D et la politique industrielle, car son impact est maximal en termes technique et économique. Pour le déploiement de HP LE, c est la seule solution pour que des sociétés de service interviennent. Vu les risques techniques, elles ne se positionneront pas sur ce marché à un ratio financier de 4,5%. Seule une action concertée européenne, porte ouverte à une mutualisation intelligente des moyens, sera de nature à les conforter dans un ratio supérieur à 10. Le rapport n a pas abordé la question de la mutualisation du porteur lorsque celle-ci entraine, par accumulation de masse des charges utiles, le passage à un porteur de catégorie TUAS à HP LE. Cette question délicate doit être approfondie par une analyse des avantages et inconvénients opérationnels. Les mutualisations envisagées sont en quelque sorte à iso-porteur Les applications de drones relevant d une fourniture de services mutualisée au niveau national et d une coopération R&D au niveau européen Les applications de drones suivantes sont extraites de la base de données au titre de leur potentiel important, comme axe de R&D mené en coopération européenne aux fins de fourniture de services mutualisés au niveau national. Dans certains cas, les fournisseurs de services bénéficieront d un effort de mutualisation entre les besoins de plusieurs ministères et institutions nationales. La mutualisation signifie le partage d infrastructures, de plates-formes et de stations de contrôle, mais pas pour autant de manière systématique des charges utiles ni surtout de leurs logiciels spécifiques à une application. En maritime : patrouille côtière de recherche de cargaison illicite (système optionnellement piloté) contrôle d immigration aux frontières sur les côtes (système optionnellement piloté) surveillance des couloirs maritimes dissuasion du dégazage (système optionnellement piloté) recherche et sauvegarde en mer (voilure tournante optionnellement pilotée) 16

17 USEP prévention des noyades sur les côtes (système optionnellement piloté) contrôle des pêcheries défense de périmètres, suivi de la réglementation de pêche, contrôle du plancton (système optionnellement piloté). En terrestre : patrouilles aux frontières terrestres de cargaisons illicites (système optionnellement piloté) contrôle de l immigration aux frontières nationales terrestres (système optionnellement piloté) surveillance du trafic routier (MALE tactique) transport de ravitaillement en nourriture et en médicaments (voilure tournante optionnellement pilotée) conduite des secours lors de catastrophes majeures inondations, tremblements de terre, tempête (système optionnellement piloté) surveillance des feux de forêts (système optionnellement piloté) relais de réseaux de communication petits théâtres (UAS LE). Comme on peut le déduire au travers de cet extrait de la base de données, la majorité des applications sera dépendante de l obtention d une solution bas coût, le plus souvent un système optionnellement piloté. Au niveau national, les sociétés de services n auront pas la possibilité de se complaire dans des solutions coûteuses Les synergies techniques entre les solutions militaires et civiles renforcent la recommandation d une action au niveau de l Europe Les divergences les plus fortes sont cantonnées aux TUAS pour lesquels, par exemple, le besoin de liaison satellite n est présent que dans le cas des projections militaires, les civils disposant des relais au sol. Toward an European UAS road map Synergies defence / civilian systems CGARM UVS I Major differences Commonalities Range (km) Within LOS (300 km) for civilian Mini-micro, HP LE TUAS Persistence on scene (H) TUAS: 3-9 (C) and 8-12 (D) Mini-micro, HP LE Pre-flight preparation Mini-micro and TUAS civilian asks HP LE for quicker readiness Stealth TUAS: tougher acoustic Mini-micro, HP LE requirements on civilian side Launch and recovery TUAS Mini-micro, HP LE Network links Local relays for civilian, strong satellites demand for military use Payloads SAR precision, BLOS Links EO/IR Slide N 26 Les catégories micro et HP LE, de loin les plus demandeuses d efforts technologiques, de surcroît coordonnés, sont les domaines de prédilection à une action R&D de niveau européen, les HP LE créant en plus la nécessité d une action de mise en œuvre mutualisée à ce niveau du fait de leur coût élevé. 8. Structures et compétences à compléter 8.1. Centres d entraînement, d expertise et de tests L impact d une démarche commune européenne aurait les retombées suivantes : harmonisation et rééquilibrage des équipements, des moyens d essais, des ressources humaines et des ambitions des programmes entre les différents laboratoires de recherche (ONERA FR, FOI SW, DLR GE, DSTL UK, CIRA IT, INTA SP, NLR NL, etc.) ; émergence de cycles d entraînement et de formation des ressources humaines dans les écoles, les universités et les centres de tests. Les centres d essais, en particulier ceux relevant des ministères de la défense, doivent rester maîtres de la qualification des systèmes de drones achetés et mis en œuvre par les sociétés de service pour les besoins des institutions nationales. En dehors de la question de la certification de navigabilité, ils auront à qualifier ces systèmes selon des spécifications écrites par les organisations clientes, comme la police, les douanes et la sécurité civile Structure de maintenance et de mise en œuvre Les ministères de la défense des nations européennes pourraient s interroger sur l intérêt de se positionner comme fournisseurs de services de maintenance dans ce domaine sur la base de leurs infrastructures aéronautiques. Ils pourraient envisager aussi de mutualiser une partie de leurs infrastructures. Alors, la taille des moyens structurels de maintenance des ministères nationaux de défense pourra être dimensionnée en concertation avec les fournisseurs de services agissant comme partenaires. 17

18 8.3. Maîtrise d ouvrage Une recommandation importante, envisagée ici afin de réduire les coûts des systèmes tactiques et miniaturisés, concerne les PME- PMI. Elles devraient, pour ces catégories de drones, bénéficier d un accès privilégié à ces marchés au travers d appels d offres qui leur soient dédiés Maîtres d œuvre intégrateurs et fournisseurs de services L effort principal demandé à l industrie porte sur la réduction des coûts, engendrée par les synergies entre les marchés afin d aboutir à un effet d échelle entre les besoins et afin d être compatible des budgets des utilisateurs civils. La prestation technique système relève naturellement de l intégrateur pris au sens plate-forme, et la prestation technique système de système, ou tout au moins sa spécification de performances, interviendrait plutôt, dans la chaîne de valeur ajoutée, chez le prestataire de services, par nature plus proche de son client sur cette question. L industrie devra rester vigilante à ne pas susciter des problèmes de frontières de périmètre entre ces deux catégories de fournitures. Cela compliquerait inutilement les stratégies de politique industrielle nationales et européenne Appel aux investisseurs dans la fourniture de service aéronautiques L implication et la mise à niveau de fournisseurs de services doivent être mises en route. Le ratio financier estimé entre la marge et l investissement financier est de 10 % pour les drones tactiques et les HP LE. Ces ratios sont bien meilleurs que bon nombre d autres investissements. Dans le cas d un service HP LE, dont la maîtrise d ouvrage serait tenue par une agence européenne, il n y aura pas de risque commercial, tandis que dans le domaine des drones tactiques, les clients étant éparpillés, le risque est majoré. Le ratio pour les mini drones dépasse les 30%, même dans l hypothèse la plus défavorable, avant toute mutualisation Recommandation de stratégie et d organisation L acquisition patrimoniale sera de plus en plus considérée comme une solution économiquement peu viable sur la base des cycles de vies des drones. Quand l utilisation de services extérieurs sera autorisée par le type de missions, les militaires, eux aussi, auront intérêt à basculer sur de l achat de services tant bien même qu ils seraient de niveau 4, alors que les forces de sécurité civiles seront, le plus souvent, satisfaites avec un niveau 3, du fait des contraintes réglementaires. L approche service ne supprime pas le besoin de qualification du matériel pour la mission demandée par le client. Cela signifie que les centres d essais (la plupart d origine militaire en Europe aujourd hui) seront nécessaires pour le secteur sécuritaire. La stratégie des industriels sur la question des périmètres réciproques du fabricant par rapport au fournisseur de services est une question importante. Si l enjeu se réduisait à la supervision du vol d un aéronef, il est clair que les fournisseurs de services pourraient se comporter comme des compagnies aériennes. Mais, dans la mesure où les charges utiles et les logiciels d applications varient beaucoup en fonction des missions et du fait que les sources pour ces produits sont multiples, on peut en déduire que le fournisseur de services préférera adopter la stratégie consistant à choisir et intégrer lui-même ceux-ci. CONCLUSION et SYNTHESE Les scénarios, sommairement décrits pour des raisons de confidentialité, illustrent cependant le potentiel élevé des systèmes de drones pour la satisfaction de missions présentant des bénéfices sociaux pour l Europe, en particulier les applications de sécurité. Les prévisions d équipements aboutissent à un chiffrage élevé de la demande civile avec de nombreuses synergies avec les applications militaires. D ici une vingtaine d années, il est prévu que les applications hors défense dépasseront de plus de la moitié le marché global des équipements de drones européens. De façon à diminuer les coûts initiaux, puisque le financement est rare, il est suggéré de veiller aux points suivants : l utilisation d avions optionnellement pilotés (y compris dans le cas de leur application immédiate à l entraînement et aux tests de charges utiles) ; 18

19 l utilisation de vecteurs issus de l aviation générale, civile et commerciale pour les drones tactiques et les gros porteurs de longue endurance ; la réduction du coût des charges utiles par l obtention d effets d échelle en mutualisant les besoins civils ; l appel à des fournisseurs de services pour la réalisation de certaines missions. L adoption par la plupart des instances utilisatrices des gouvernements nationaux et la commission européenne d un modèle d achat de services et non plus de l acquisition et du développement patrimonial classique auxquels ils sont habitués est une absolue nécessité, au plan économique. Tant les utilisateurs que les fournisseurs de services bénéficieront d un effort de mutualisation des besoins entre les institutions gouvernementales et ministères variés. La mutualisation signifie le partage d infrastructures, de plateformes et de stations de contrôle, mais pas nécessairement des charges utiles, ni surtout de leurs logiciels spécifiques dédiés à une application. Les prestataires de services choisiront de préférence les solutions à base de systèmes optionnellement pilotée, car elle leur permet d augmenter leurs marges et de gagner en flexibilité. Pour les systèmes miniaturisés, l ouverture du marché est imminente. En partie du fait de leur cycle de vie court, le volume de ce marché sera très dépendant des prix unitaires. Sur ce segment, on considère que le modèle économique d acquisition patrimonial reste le plus souvent le mieux adapté. La commission européenne et l AED pourraient promouvoir l idée d assouplir la réglementation de navigabilité et d intégration de vol pour les micro drones de moins de 1,5 kg satisfaisant quelques critères simples (naturellement non contondants, stables, et constitués de matériaux souples) de manière à ce que les autorités et agences gouvernementales puissent les utiliser en extérieur dans ou hors du champ de vision, sans qu ils aient à supporter le coût élevé de procédures de certification. D ici une vingtaine d années, le marché européen pour la défense et la sécurité des drones d observation pour la totalité des trois segments de l offre (mini- et micro- UAS, TUAS, HP LE) est estimé entre 1 G et 2,1 G en flux industriel annuel, produits et services mutualisés. Moins de la moitié de ce marché sera dédié défense. Le chiffre d affaires des fournisseurs de services déduction faite de leurs dépenses d achat des UAS (situé entre 0,5 et 0,8 M par an selon les hypothèses, pauvre ou riche, en mutualisé) est estimé comme légèrement inférieur à celui des intégrateurs (évalué entre 0,55 et 1,3 M par an). Les différents ratios entre les marges et les investissements calculés pour chaque catégorie de drones, démontrent que les investisseurs financiers seraient récompensés en créant des sociétés de services (plus de 11%). Si l on compare le volume de marché global annuel et le montant de la R&D identifiée (couverte à la fois par les fonds industriels nationaux et ceux issus de la commission européenne ; cf. planche 21), on obtient un ratio très significativement inférieur à celui recommandé dans l industrie aérospatiale (entre 20 et 25 %). Dans le contexte des missions non-militaires incluant les applications sécuritaires, il est recommandé qu un effort de financement public avec autofinancement industriel soit engagé au profit des développements suivants : systèmes «détecter et éviter», procédures de qualification de l interopérabilité, sécurité des liens de communications, miniaturisation des capteurs d images en particulier des SAR, senseurs multi-spectraux & hyperspectraux, USEP Conclusions Toward an European UAS road map Specifics of the security UAS market Poor R&D support at National level National customers not ready to pay a high price for UAVs But open to service renting solutions Services Providing Companies will be strongly sensitive to Investments costs Maintenance load Direct flight hour cost User friendliness LIDAR dédiés aux missions en environnement urbain, CGARM UVS I This implies a brand new technical and market approach, as debated in the report. Slide N 27 19

20 autodirecteur avec guidage sur téléphone portable pour la police (pour les équipes de sécurité civile), antennes de communications conformes fonctionnant pour les relais satellites embarqués, source de puissance de substitution (cellules carburant, cellules solaires à efficacité accrues, batteries lithium polymères, etc.), traitement embarqué amélioré, en particulier en traitement sémantique d images, de façon à extraire à bord les informations pertinentes à transmettre, large capacité d enregistrement embarqué, alternatives à la propulsion essence, par exemple substituts à base électrique ou hydrogène. La plupart des enjeux de R&D sont communs avec d autres marchés aéronautiques qui bénéficieront ainsi, euxmêmes, de cette R&D. Cela signifie que l industrie devra investir plus sur fonds propres en avance de phase sur l ouverture des marchés et qu elle aura à changer de modèle économique. Le secteur des avions sans pilote doit être pensé selon une approche encore plus contrainte au plan économique que ceux des avions militaires ou commerciaux. Bibliographie On trouvera plus de détail, et en particulier la description complète des scénarios dans UVS International Yearbook Les calculs économiques associés figurent dans les annexes du rapport CGARM. Biographies : Catherine Fargeon est ingénieur Sup Aéro, docteur ingénieur en robotique, MBA. Elle a fait l essentiel de sa carrière à la DGA, d abord en recherche à la DRET, puis dans les services de programmes où elle a été responsable du domaine drones, puis de programmes aéronautiques dans le cadre des pays de la LOI. Elle a participé à ce titre à de nombreuses actions internationales et européennes. Elle est actuellement au Conseil général de l armement. Elle intervient comme expert auprès de la Commission européenne pour le 7 ème PCRD et dans des instances nationales et régionales d innovation. François Lefaudeux est ingénieur de l armement, il est spécialiste de traitement du signal, il a fait une grande partie de sa carrière dans le domaine de la détection sous-marine. Il a ensuite été adjoint au délégué général pour l armement, inspecteur des constructions navales et responsable de la sécurité nucléaire au sein de la DGA, inspecteur de la délégation générale pour l armement. Il est actuellement en deuxième section, expert auprès du CGARM et membre de l académie des technologies. 20

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